JP2014224614A

JP2014224614A - 温風暖房機

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Publication number: JP2014224614A
Application number: JP2013102649A
Authority: JP
Inventors: 祥子須坂; Sachiko Susaka; 上田　昌史; Masashi Ueda; 昌史上田
Original assignee: Dainichi Co Ltd
Current assignee: Dainichi Co Ltd
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: JP5957412B2

Abstract

【課題】使用環境の違いを考慮した最適な暖房負荷補正を行い、速やかに設定温度まで温度上昇させることのできる温風暖房機を提供すること。【解決手段】室温を検知する温度検知手段１２と、暖房室温を設定する温度設定手段１１と、設定温度と検知温度との差から暖房負荷段数を算出して運転制御する暖房負荷制御手段４とを備えた温風暖房機において、運転開始から所定時間以上の最大暖房負荷による運転が行なわれる場合を初期最大暖房負荷運転とし、暖房負荷制御手段４は、前回の初期最大暖房負荷運転における温度上昇勾配から今回の運転開始時の暖房負荷段数に増減するオフセット量を決定し、初期最大暖房負荷運転終了後には所定の周期で暖房負荷段数に増減するオフセット量の修正を行うこととした。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば石油ファンヒータ等の温風暖房機に関し、暖房負荷段数の補正を行う暖房負荷制御装置を備えた温風暖房機に関するものである。

従来の温風暖房機には、前回の暖房運転の運転立ち上がり時における検出室温の上昇勾配に基づいて算出した暖房負荷補正量を今回の暖房運転の暖房負荷に加算する制御を行うものが知られている（特許文献１）。このような制御を行うことで、温風暖房機を設置した部屋の大きさに適した暖房負荷による運転を行えるので、すばやく室温を上昇させて設定温度に到達させていた。

特開平６−３４７０３２号公報

ところが、外気温が低い場合や温風暖房機を設置した部屋の床や壁が冷えきっている場合には室内の温度上昇勾配が小さくなっており、実際には温風暖房機を使用する環境は毎回少しずつ変化している。つまり、前回の運転立ち上がり時と今回の運転立ち上がり時では使用環境が変化している場合もあり、前回運転立ち上がり時の温度上昇勾配を考慮した暖房負荷だけでは都度の温度上昇の違いに対応できないので部屋の暖まり方が不十分となってしまい、運転開始から室温が設定温度に達するまでの時間が長くかかってしまうことがあった。そのため、ユーザーにとっては十分な暖房感を感じることができなかった。

本発明は上記課題を解決するためのもので、使用環境の違いを考慮した最適な暖房負荷補正を行い、速やかに設定温度まで温度上昇させることのできる温風暖房機を提供することを目的とする。

本発明は、室温を検知する温度検知手段と、暖房室温を設定する温度設定手段と、設定温度と検知温度との差から暖房負荷段数を算出して運転制御する暖房負荷制御手段とを備えた温風暖房機において、運転開始から所定時間以上の最大暖房負荷による運転が行なわれる場合を初期最大暖房負荷運転とし、前記暖房負荷制御手段は、前回の初期最大暖房負荷運転における温度上昇勾配から今回の運転開始時の暖房負荷段数に増減するオフセット量を決定し、初期最大暖房負荷運転終了後には所定の周期で暖房負荷段数に増減するオフセット量の修正を行うことを特徴とする温風暖房機に係わるものである。

また、運転時間および運転停止時間を計測する計時手段を備え、前記暖房負荷制御手段は、運転開始から所定時間ｔ１までに検知温度が設定温度に到達しなかった場合には、設定温度に到達した場合に比べて暖房負荷段数に加算するオフセット量を大きくするとともに、オフセット量の修正をする周期も短くすることを特徴とする請求項１記載の温風暖房機に係わるものである。

また、前記暖房負荷制御手段は、前回の初期最大暖房負荷運転における温度上昇勾配が所定の温度を超えたか否かによって前記温風暖房機が設置される部屋の大きさを判定し、その判定結果と運転開始時の設定温度と検知温度との差との組み合わせによって予め設定されているオフセット量のパターンから暖房負荷段数に加算するオフセット量を決定することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の温風暖房機に係わるものである。

また、前記暖房負荷制御手段は、前回運転停止から所定時間ｔ２が経過する前に再運転させた場合には、前回運転停止前に行っていたオフセット量を修正する制御を継続することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の温風暖房機に係わるものである。

また、前記暖房負荷制御手段は、前回運転停止から所定時間ｔ２よりも長い所定時間ｔ３が経過した後に再運転させた場合には、所定時間ｔ３が経過する前に再運転させた場合に比べて暖房負荷段数に加算するオフセット量を大きくするとともに、オフセット量の修正をする周期も短くすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の温風暖房機に係わるものである。

上述の構成にすることにより、前回の初期最大暖房負荷運転における温度上昇勾配から暖房負荷段数に加算するオフセット量を設定することでその部屋の大きさにあった暖房負荷制御が行えるとともに、温度上昇が足りない場合には、実際の温度上昇勾配を考慮して随時オフセット量を修正することで外気温の影響や部屋の床や壁が冷えているかどうかにも合わせて運転制御できるので、速やかに設定室温まで到達させることができる。

本発明の操作部、制御部および燃焼部を示す概略説明図である。本発明の制御における火力計算を説明するグラフである。本発明の制御における初期大火力運転について説明する図である。本発明の制御における運転開始時に基本火力に加算するオフセット量を決定するためのパターン表である。本発明の制御における初期大火力運転終了後のオフセット量の修正制御を説明する表である。本発明の制御における所定時間ｔ１経過までに室温が設定温度に到達しなかった場合のオフセット量の修正制御を説明する表である。

好適と考える本発明の最良の形態を、本発明の作用効果を示して簡単に説明する。

本発明の温風暖房機は、前回の初期最大暖房負荷運転における温度上昇勾配のデータから決定した今回の運転開始時の暖房負荷段数に加算するオフセット量について、初期最大暖房負荷運転終了後には所定の周期でオフセット量の修正を行うようにしたものである。つまり、前回運転時のデータに基づいて決定したオフセット量を暖房負荷段数に加算するだけではなく、今回運転時における温度上昇の大きさについても判定を行い、その判定結果に基づいて随時オフセット量を増減するように修正を行っていくのである。

これにより、前回運転時のデータより決定したオフセット量が加わることで温風暖房機が設置される部屋の大きさに適した暖房負荷段数による暖房運転が行なわれるものの、外気温の影響や部屋の底冷え感により室内の暖まり方が不十分な場合にはオフセット量を増加して暖房負荷段数を上げることで速やかに室温上昇させることができるのである。

また、運転開始から所定時間ｔ１までに検知温度が設定温度に到達しなかった場合には温度上昇しにくい使用環境であると判断し、暖房負荷段数に加算するオフセット量を大きくして運転させることで温度上昇を加速させ、かつオフセット量の修正をする周期を短くすることで温度上昇の大きさを細かく監視して随時オフセット量に反映させているので、短時間で設定温度に近づけることができる。さらに、短い周期で修正することにより、オフセット量を大きくしたことで設定温度に近づいたことを検知したらすぐにオフセット量を小さくして暖房負荷段数を抑え、必要以上の暖まり過ぎを抑えることができる。

また、部屋の大きさの判定結果と判定時の設定温度と検知温度との差の組み合わせからこれに対応するオフセット量を予めパターンとして設定することにより、オフセット量を簡単に算出することができるため、オフセット量の算出のために複雑な演算式を必要としないのでマイコンへの負荷が少なくなる。

また、前回運転停止から所定時間ｔ２が経過する前に再運転する場合には、前回運転停止からそれほど時間が経過していないため温風暖房機の使用環境が変化していないと判断し、運転停止前に実施していたオフセット量を修正する制御を継続して運転を行うので、改めてオフセット量を修正する制御を判定により設定し直すという無駄な運転制御を行わなくてもよくなり、マイコンへの負荷も少なくなる。

また、前回運転停止から所定時間ｔ２よりも長い所定時間ｔ３が経過した後に再運転させた場合には部屋が十分に冷えている状態であると判断し、暖房負荷段数に加算するオフセット量を大きくして運転させることで温度上昇を加速させ、かつオフセット量の修正をする周期を短くすることで温度上昇の大きさを細かく監視して随時オフセット量に反映させているので、短時間で設定温度に近づけることができる。一方、所定時間ｔ３の経過を待たずに再運転させた場合には部屋の床や壁がまだ冷え切っておらず、設定温度到達に時間がかからない状態であると判断して、暖まり過ぎを抑えた運転を行うことができる。

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

図１は本発明における温風暖房機の一例である石油ファンヒータの概略説明図であり、使用者が操作するスイッチ等を有する操作部１、運転を制御する制御部２、液体燃料を燃焼する燃焼部３を備えている。制御部２はマイコンにより構成され、暖房負荷制御手段として燃焼火力を制御する火力制御手段４と計時手段５とを有している。計時手段５は温風暖房機が運転中あるいは運転停止中における時間を計時するためのものである。一方、燃焼部３は液体燃料を貯留した油受皿６の上部に設けた電磁ポンプ７により液体燃料を気化装置８に供給するように構成し、気化装置８内部において気化させた液体燃料をバーナ９に向かって噴出するよう構成している。

火力制御手段４の入力側には、操作部１に配置された運転スイッチ１０、温度設定スイッチ１１と温度センサ１２が接続されている。また、火力制御手段４の出力側には電磁ポンプ７と気化装置８が接続されている。

上述の構成からなる温風暖房機の暖房運転を行う場合において、使用者が温風暖房機の運転スイッチ１０を押下して運転を開始すると、火力制御手段４は電磁ポンプ７を駆動して気化装置８へ燃料を供給する。気化装置８は供給された液体燃料を内蔵されたヒータで加熱して気化させ、この気化ガスをバーナ９へ噴出して着火することで燃焼が開始される。さらに、温度設定スイッチ１１で設定された設定温度と温度センサ１２が検知した室温との差により、火力制御手段４は暖房負荷段数となる火力段数を決定し、この火力段数に基づいて電磁ポンプ７の駆動を制御してポンプ流量を調節し、液体燃料の供給量を加減する。そして、燃焼運転開始直後において設定温度と室温との差が大きい場合には、室内の温度を上昇させるためしばらくの間は大火力一定にて燃焼運転させており、初期最大暖房負荷運転となる初期大火力運転が行なわれる。

図２は温風暖房機の暖房運転において制御される火力段数の計算について説明するグラフである。横軸には温度設定スイッチ１１にて設定された設定温度と温度センサ１２により検知した室温との温度差を示し、縦軸には温風暖房機の運転時に火力制御手段４によって制御される火力段数を示している。火力制御手段４は、設定温度と室温との温度差より算出される基本火力と、基本火力では部屋を暖めるのに不足している場合にその不足分の火力を補うオフセット量との和によって実際に運転する火力段数を決定する。火力制御手段４は、このとき決定した火力段数によって電磁ポンプ７および気化装置８を駆動させる。

基本火力に加算するオフセット量として、電源投入後初回の運転時には出荷時に予め制御部２に設定されている初期オフセット量を使用する。また、電源投入後二回目以降の運転時には、前回の初期大火力運転時に検知した温度上昇勾配より算出したオフセット量を使用する。

図３は初期大火力運転について説明する図である。火力段数は基本火力とオフセット量の和により算出されるが、運転開始直後の基本火力が大きいときには火力段数が大火力を超える場合があり、実際の運転としては大火力一定による運転が行われることになる。運転時間の経過とともに室温上昇すると、設定温度と室温との差により算出される基本火力が小さくなり、図３のＡ点以降の火力段数は大火力を下回り大火力一定による運転が終了する。したがって、運転開始からＡ点までを初期大火力運転と呼ぶ。

ここで、基本火力に加算されるオフセット量の算出方法について説明する。火力制御手段４は前回の初期大火力運転において、温度上昇勾配が予め設定した温度差よりも大きいか否かにより温風暖房機が設置される部屋の大きさを判定する。その判定結果と判定時の設定温度と室温との差の組み合わせによって予め設定されているオフセット量のパターンから、今回の運転開始時に使用するオフセット量を決定しているのである。

図４は運転開始時に基本火力に加算するオフセット量を決定するためのパターン表である。火力制御手段４は燃焼開始からＸ秒後の室温上昇が１．５℃を超えたか否かでその部屋の大きさが狭いか広いかを判定するのであるが、運転開始時の設定温度と室温との差によってもさらに部屋の冷え具合としてパターン分けされている。これにより、各パターンは部屋の大きさと部屋の冷え具合との組み合わせにより推測される部屋の暖まりにくさに対応するのである。そして、各パターンに対応して速やかに設定温度に到達させるために必要なオフセット量が予め設定されている。

例えば、設定温度２０℃とした場合に、運転開始時における設定温度と室温との差が１３℃であり、燃焼開始からＸ秒後の室温上昇が１．２℃であったとする。図４より温度差は「１２℃以上−１８℃未満」に該当し、部屋の冷え具合としては「冷えている」部屋と判定される。さらに、室温上昇が１．５℃未満であるので部屋の大きさとしては温度上昇しにくい「広い」部屋と判定されることから、部屋の冷え具合と部屋の大きさの組み合わせよりパターン「４」に該当し、基本火力に加算するオフセット量が「＋２５」と決定されるのである。

このように初期大火力運転において決定したオフセット量は制御部２によって記録されており、火力制御手段４は、前回決定したオフセット量を今回の運転開始時に基本火力に加算されるオフセット量として使用する。また、今回の初期大火力運転時の温度上昇勾配から新たにオフセット量が算出されると、オフセット量は新たに算出されたものに変更される。

次に、初期大火力運転が終了すると、火力制御手段４は所定の周期にてオフセット量の修正を行う。所定の周期ごとに検知した室温と設定温度との温度差から予め設定されたオフセット修正量をオフセット量に増減させる。

図５は初期大火力運転終了後のオフセット量の修正制御について説明する表である。例えば、図５より室温が設定温度に対し３℃低い場合にはオフセット修正量として「＋１」がオフセット量に加算されることとなる。また、図５の制御中においては設定温度の到達前後でオフセット量の修正を行う周期を変更しており、設定温度到達後は修正の周期を短くしてオフセット量を細かく修正することで設定温度以上に暖まり過ぎないように調整する。

さらに、運転開始から所定時間の経過までに設定温度に到達したか否かによって温風暖房機が設置されている部屋が室温上昇しにくい環境であるかどうかを判定し、速やかに温度上昇できるようにオフセット量の修正量を可変させる。

運転を開始してから所定時間ｔ１が経過した時点で室温が設定温度に到達している場合には温風暖房機を使用している環境に対して運転中の火力段数で十分な暖まり方を示していると判断できるので、図５の制御を継続する。一方、運転を開始してから所定時間ｔ１が経過しても室温が設定温度に到達しない場合には外気温の影響や部屋の床や壁が冷え切っている等の理由で室温が上昇しにくい環境であり、運転中の火力段数では暖まり方が不十分と判断できるので、図５の制御と比べてオフセット修正量を大きくした図６の制御に切り換えることで温度上昇を加速させる。なお、設定温度に到達した以降の制御においては、室温が設定温度を大きく超えることのないよう火力調整するため、図５と図６の制御のオフセット修正量には差異を設けていない。

例えば、図５の制御により所定時間ｔ１経過まで室温が設定温度に対し３℃低い場合にはオフセット修正量は「＋１」しか加算されなかったが、所定時間ｔ１経過しても設定温度に到達せず、温度差も３℃低い場合には温度上昇を加速させるために図６の制御を実施してオフセット修正量を「＋３」と大きく加算させているのである。

さらに、オフセット量の修正を行う周期についても、設定温度到達以前の図５の制御より短くすることにより室温の上昇を細かく監視できるので、設定温度に到達させるために必要な火力が随時オフセット量に反映される。これにより、オフセット量を大きくして温度上昇を加速させることと、設定温度到達直前あるいは到達後には速やかにオフセット量を小さくして設定温度以上に暖まり過ぎないようにすることを両立させるのである。

また、所定時間ｔ１経過時に決定した図５あるいは図６の制御は温風暖房機の運転停止まで実施するものである。つまり、所定時間ｔ１が経過しても室温が設定温度に到達しない場合には室温が上昇しにくい環境であると判定したわけであるから、温風暖房機の運転中に室内空気の換気などの理由により室温が急激に低下したときにも同様に室温上昇しにくくなるので、オフセット量の大きい図６の制御を継続して実施することで例え室温が下がっても再び短時間で室温上昇を得ることができるのである。

また、計時手段５は温風暖房機の運転が停止した後、次回運転開始の操作が行われるまでの経過時間を計測しており、運転操作が行われた際には火力制御手段４は再運転までに所定時間ｔ２を経過したか否かを判定する。例えば、所定時間ｔ２を２０分とすると、この期間中に再運転操作が行われた場合には前回運転停止からそれほど時間が経過していないので、室内はまだ暖かい状態であり、また外気温の影響もほぼ変動がないため、室内の暖まり方に変化はないと推測される。これにより、再運転の際に改めてオフセット量の修正制御を判定により設定し直す必要がないことから、運転停止前に実施していた図５あるいは図６のオフセット量の修正制御を継続して運転を行う。

また、所定時間ｔ２経過後も再運転が行われなかった場合は、次に所定時間ｔ３を経過したか否かを判定する。所定時間ｔ２から所定時間ｔ３の期間中に再運転操作が行われた場合には部屋の床や壁がまだ冷え切っていない状態であると推測され、設定温度到達にはそれほど時間がかからないことから、火力制御手段４は初期大火力運転終了以降から図５の制御を実施する。一方、所定時間ｔ３経過以降に再運転操作が行われた場合には前回運転停止から相当の時間が経過しており、室内が冷え切っていることが推測されることから、火力制御手段４は初期大火力運転終了以降から図６の制御を実施して短時間で設定温度に到達させるように運転を行うのである。

さらに、再運転開始から所定時間ｔ１が経過した時点で室温が設定温度に到達しているか否かを判定して、その判定結果によって再運転にて実施している図５あるいは図６の制御を継続するか、あるいは制御を変更するかを決定する。

以上の制御により、部屋を素早く暖めることが可能となり、さらに部屋が設定温度近傍に暖まったあとはオフセット量の修正によって暖まり過ぎを抑えることができるため、部屋の大きさや外気温などの影響を考慮した快適な暖房を得ることができるのである。

なお、本実施例では一例として石油ファンヒータ等の燃焼装置を用いて説明を行ったが、これに限定されるものではなく、エアコン等のように設定温度と室温との差によって暖房負荷制御を行う他の温風暖房機においても用いられるものである。

４火力制御手段（暖房負荷制御手段）
５計時手段
１１温度設定スイッチ（温度設定手段）
１２温度センサ（温度検知手段）

Claims

室温を検知する温度検知手段と、暖房室温を設定する温度設定手段と、設定温度と検知温度との差から暖房負荷段数を算出して運転制御する暖房負荷制御手段とを備えた温風暖房機において、運転開始から所定時間以上の最大暖房負荷による運転が行なわれる場合を初期最大暖房負荷運転とし、前記暖房負荷制御手段は、前回の初期最大暖房負荷運転における温度上昇勾配から今回の運転開始時の暖房負荷段数に増減するオフセット量を決定し、初期最大暖房負荷運転終了後には所定の周期で暖房負荷段数に増減するオフセット量の修正を行うことを特徴とする温風暖房機。
運転時間および運転停止時間を計測する計時手段を備え、前記暖房負荷制御手段は、運転開始から所定時間ｔ１までに検知温度が設定温度に到達しなかった場合には、設定温度に到達した場合に比べて暖房負荷段数に加算するオフセット量を大きくするとともに、オフセット量の修正をする周期も短くすることを特徴とする請求項１記載の温風暖房機。
前記暖房負荷制御手段は、前回の初期最大暖房負荷運転における温度上昇勾配が所定の温度を超えたか否かによって前記温風暖房機が設置される部屋の大きさを判定し、その判定結果と運転開始時の設定温度と検知温度との差との組み合わせによって予め設定されているオフセット量のパターンから暖房負荷段数に加算するオフセット量を決定することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の温風暖房機。
前記暖房負荷制御手段は、前回運転停止から所定時間ｔ２が経過する前に再運転させた場合には、前回運転停止前に行っていたオフセット量を修正する制御を継続することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の温風暖房機。
前記暖房負荷制御手段は、前回運転停止から所定時間ｔ２よりも長い所定時間ｔ３が経過した後に再運転させた場合には、所定時間ｔ３が経過する前に再運転させた場合に比べて暖房負荷段数に加算するオフセット量を大きくするとともに、オフセット量の修正をする周期も短くすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の温風暖房機。